A comparação entre o mapa BBU1-RH5000 e a seqüência do genoma humano foi realizada a partir de 39 genes e uma Etiqueta de Seqüência Expressa (EST) em comum, os quais foram organizados em oito blocos homólogos de sintenia. A análise dos blocos revelou segmentos correspondentes aos cromossomos humanos 3 (HSA3q), 4 (HSA4q), 8 (HSA8p) e 21 (HSA21q) (Figura 1), sendo dois blocos homólogos com HSA8p, um com HSA4q, três blocos com HSA3q e dois com HSA21q. Destes oito blocos, cinco apresentaram rearranjos na ordem dos genes e
na orientação dos blocos (PLAT/ADAM2/BRF2/WRN/DCTN6/NRG1;
DLGAP2/CLN8/DEFB1/C8orf79/CNOT7; PRSS7/KRTAP8/SOD1/IFNAR1/IFNGR2; SLC25A4/ODZ3/CARF e CRB1/HLCS/MX1/CRYAA); dois revelaram conservação da ordem dos genes (APOD/PPP1R2/AHSG/TLOC1 e SR140/RNF7/FOXL2/NCK1), mas orientação do bloco invertida, e um bloco apresentou ordem e orientação conservadas (POU1F1/PROS1/ESDN/DOC1/BBX/TACTILE/CASR/PDIR/TRAD).
O bloco pertencente ao braço curto do cromossomo 1 bubalino (BBU1p) contendo os genes PLAT/ADAM2/BRF2/WRN/DCTN6/NRG1 apresentou a ordem dos genes e a orientação do bloco invertidas com relação àquela encontrada no cromossomo 8 humano (Figura 1). A análise deste bloco em outras espécies de mamífero (Quadro 1) revelou a conservação de sintenia entre os genes do segmento do cromossomo 8 humano e os blocos correspondentes aos cromossomos 27 bovino (BTA27) e 8 de chimpanzé (PTR8p).
Um fato inédito foi observado com relação à organização dos genes DLGAP2/CLN8/DEFB1/C8orf79/CNOT7 no cromossomo 1 bubalino quando comparado ao genoma humano. Em búfalo, os genes C8orf79 e CNOT7 encontram- se em um bloco separado dos genes DLGAP2, CLN8 e DEFB1 (Figura 1), enquanto que em humano (HSA8p) os cinco genes apresentam-se juntos. O que se observou
Figura 1. Análise da conservação de sintenia entre o mapa RH do cromossomo 1 bubalino e
os mapas de seqüência em megabases (Mb) dos cromossomos humanos HSA3q, HSA4q, HSA8p e HSA21q (NCBI Homo sapiens build 36.2). Foram identificados cinco blocos cuja ordem dos genes e orientação dos blocos estão rearranjadas (destacados na cor azul), dois blocos cuja ordem dos genes permanece conservada e a orientação dos blocos em HSA encontra-se invertida (destacados na cor vermelha) e um bloco onde a ordem e a orientação estão integralmente conservadas (destacado na cor laranja). Os blocos destacados com linha pontilhada mostram a posição dos genes de HSA8p em BBU1p em segmentos separados por um intervalo contendo um bloco sintênico correspondente a HSA4q. Os mapas dos cromossomos 1 e 27 do genoma bovino (Miziara et al., 2007; NCBI Bos taurus build 3.1) foram utilizados como referência de um genoma bovídeo.
Quadro 1. Posição dos genes de BBU1-RH5000 (Miziara et al., 2007) nos mapas de seqüência dos cromossomos correspondentes nos genomas de humano, bovino, chimpanzé, cachorro e cavalo. As cores representam os segmentos homólogos a HSA3 (cor verde), HSA4 (cor laranja), HSA8 (cor cinza), HSA21 (cor azul).
GENES (cRBBU1 5000)
HSA (Mb)
build 36.2 BTA (Mb) build 3.1 PTR (Mb) build 2.1 CFA (Mb) build 2.1 ECA (Mb) build 1.1 PLAT 1p - 0,0 8p - 42,18 27 - 35,54 8p - 38,97 16 - 26,40 27 - 2,7 ADAM2 1p - 20,5 8p - 39,81 27 - 34,16 8p - 36,54 16 - n.a. 27 - 5,5 BRF2 1p - 44,6 8p - 37,82 27 - 32,26 8p - 34,62 16 - 30,49 27 - 7,0 WRN 1p - 90,8 8p - 31,01 27 - 25,29 8p - 27,65 16 - 36,25 27 - 12,7 DCTN6 1p - 113,4 8p - 30,13 27 - 24,39 8p - 26,73 16 - 37,10 27 - 13,5 NRG1 1p - 121,8 8p - 32,52 27 - 26,50 8p - 29,20 16 - 35,72 27 - 11,3 C8orf79 1p - 139,0 8p - 12,85 27 - 21,88 8p - n.a. # # CNOT7 1p - 167,5 8p - 17,14 27 - 18,17 4p - 63,72 16 - 43,52 27 - 19,7 SLC25A4 1p - 199,6 4q - 186,30 27 - 13,45 4q - 189,81 16 - 48,40 27 - 24,3 ODZ3 1p - 233,8 4q - 183,50 27 - 11,21 4q - 186,96 16 - 50,50 27 - 26,5 CARF 1p - 257,5 4q - 184,60 27 - 12,21 4q - 188,10 16 - 49,80 27 - 25,6 DEFB1 1p - 285,4 8p - 6,72 27 – n.a.* 8p - 6,93 24 - 61,80 27 - n.a. DLGAP2 1p - 359,4 8p - 1,43 # 8p - 1,43 37 - 33,84 27 - 38,2 CLN8 1p - 369,0 8p - 1,69 # 8p - 1,69 37 - 33,87 27 - 37,9 IFNAR1 1q - 441,6 21q - 33,61 1 - 1,32 21q - 33,06 # 26 - 13,9 IFNGR2 1q - 472,2 21q - 33,69 1 - 1,23 21q - 33,13 31 - 31,04 26 - 11,8 KRTAP8 1q - 503,2 21q - 31,10 1 - n.a. 21q - 30,55 # 26 - 13,9 SOD1 1q - 546,7 21q - 31,95 1 - 2,93 21q - 31,40 31 - 29,55 26 - 13,3 PRSS7 1q - 619,0 21q - 18,69 1 - 21,59 21q - 18,50 31 - 17,60 26 - 25,0 POU1F1 1q - 710,1 3p - 87,40 1 - n.a. 3p - 89,57 31 - 3,76 26 - 38,6 PROS1 1q - 730,1 3q - 95,17 1 - 33,95 3q - 97,71 33 - 4,60 19 - 56,0 ESDN 1q - 744,5 3q - 100,10 1 - 40,19 3q - 102,70 33 - 8,60 19 - 52,2 DOC1 1q - 761,6 3q - 101,31 1 - 39,12 3q - 103,80 15 - 46,79 19 - 51,0 BBX 1q - 812,9 3q - 108,72 1 - 47,11 3q - 111,66 33 - 16,10 19 - 45,3 TACTILE 1q - 849,5 3q - 112,74 1 - 51,24 3q - 115,73 33 - 19,27 19 - 42,0 CASR 1q - 964,3 3q - 123,38 1 - 60,24 3q - 126,57 33 - 28,44 19 - 33,2 PDIR 1q - 983,6 3q - 124,26 1 - 61,05 3q - 127,40 33 - 29,20 19 - 32,5 TRAD 1q - 1004,7 3q - 125,29 1 - 63,18 3q - 128,60 33 - 30,50 19 - 31,0 APOD 1q - 1025,4 3q - 196,79 1 - 65,32 3q - 201,29 33 - 33,49 19 - 28,27 PPP1R2 1q - 1025,4 3q - 196,75 1 - 65,38 3q - 201,25 33 - 33,50 19 - 28,22 AHSG 1q - 1065,9 3q - 187,81 1 - 74,48 3q - 192,19 34 - 22,20 19 - 20,7 TLOC1 1q - 1118,9 3q - 171,16 1 - 95,64 3q - 175,1 34 - 37,50 19 - 6,4 SR140 1q - 0,0 3q - 144,20 1 - 120,66 3q - 147,7 23 - 41,60 16 - 83,4 RNF7 1q - 39,6 3q - 142,93 1 - 118,74 3q - 146,4 23 - 40,63 16 - 84,5 FOXL2 1q - 63,0 3q - 140,14 1 - 117,15 3q - 143,59 23 - 38,23 16 - 86,8 NCK1 1q - 75,6 3q - 138,06 1 - 121,72 3q - 141,49 23 - 36,35 16 - 72,0 MX1 1q - 109,2 21q - 41,72 1 - 130,48 21q - 41,12 31 - 38,23 26 - 4,8 CRYAA 1q - 134,1 21q - 43,46 1 - 133,35 21q - 42,85 31 - 39,60 26 - 3,3 HLCS 1q - 152,7 21q - 37,28 1 - 140,12 21q - 36,70 31 - 34,10 26 - 8,7 CBR1 1q - 168,9 21q - 36,36 1 - 138,12 21q - 35,81 31 - 33,40 26 - 9,4
(Mb) – megabases; (BBU) – Bubalus bubalis; (HSA) – Homo sapiens; (BTA) – Bos taurus; (PTR) – Pan troglodytes; (CFA) – Canis lupus familiaris; (ECA) – Equus cabalus.
* n.a. = não anotado – genes que foram indicados ao cromossomo, mas ainda não foram anotados no mapa de seqüência do genoma da espécie.
em BBU1 foi a presença do bloco contendo os genes SLC25A4, ODZ3 e CARF, mapeados no cromossomo 4 humano (HSA4q), intercalado entre os genes encontrados no cromossomo 8 humano. Esse rearranjo observado no braço curto de BBU1 não se encontra descrito no cromossomo correspondente em bovino (BTA27), uma vez que os genes DEFB1, DLGAP2 e CLN8 não foram mapeados e anotados no genoma bovino até o momento, com exceção de DEFB1, que apresenta dados de localização no cromossomo 27 bovino por meio de hibridização in situ fluorescente (FISH) (Sonstegard et al 2000; Goldammer et al., 2004; 2007b) e mapeamento RH (Everts van-der Wind et al., 2005).
Considerando os dados citogenéticos que apontaram BBU1p como homólogo somente ao cromossomo 8 humano (Iannuzzi et al., 1998; 2000a), o mapa RH obtido para o cromossomo 1 bubalino revelou a presença de genes do cromossomo 4 humano na formação de BBU1, sendo este originado a partir de rearranjos entre segmentos dos dois cromossomos humanos (HSA4q e HSA8p), e não somente do cromossomo 8.
A comparação dos dois blocos homólogos de sintenia identificados no braço longo do cromossomo 1 bubalino (BBU1q) e no cromossomo 21 humano (HSA21q) (PRSS7/KRTAP8/SOD1/IFNAR1/IFNGR2 e CRB1/HLCS/MX1/CRYAA) indicou rearranjos na ordem dos genes e inversão na orientação dos blocos (Figura 1). Estas diferenças também puderam ser observadas na comparação destes blocos com os cromossomos correspondentes de bovino, cavalo, cachorro e chimpanzé (Quadro 1).
As análises comparativas também evidenciaram outro aspecto interessante do ponto de vista de conservação de sintenia do bloco contendo os genes
homólogo de sintenia se mostrou inteiramente conservado quanto a ordem dos genes e orientação do bloco no cromossomo 3 humano (HSA3q), assim como no cromossomo 3 de chimpanzé (PTR3) e no cromossomo 33 de cachorro (exceto pelos genes DOC1 e POU1F1, mapeados nos cromossomos 15 e 31, respectivamente). Considerando o tamanho deste bloco no mapa RH bubalino (295cR5000) em relação ao genoma humano, é possível estimar que este segmento de aproximadamente 38Mb (megabases), incluindo o centrômero de HSA3, esteja conservado entre as duas espécies. Com relação ao cromossomo 1 bovino (BTA1), observou-se uma inversão na ordem dos genes DOC1 e ESDN, que pode estar relacionada com erros no mapeamento e/ou no alinhamento da seqüência do genoma bovino. Além disso, o gene POU1F1 ainda não foi mapeado e anotado no mapa do genoma desta espécie.
Os demais blocos homólogos de sintenia observados entre o cromossomo 1 bubalino e o cromossomo 3 humano - APOD/PPP1R2/AHSG/TLOC1 e SR140/ RNF7/FOXL2/NCK1 - apresentaram os genes na mesma ordem, mas com a orientação dos blocos invertida (Figura 1). Este fato também foi observado quando esses blocos de BBU1q foram comparados ao genoma de chimpanzé (Quadro 1). Em cachorro, somente o bloco contendo os genes SR140, RNF7, FOXL2 e NCK1 mostrou conservação de sintenia e orientação do bloco invertida com relação ao cromossomo bubalino. Entre búfalo, bovino e cavalo, somente o bloco APOD/PPP1R2/AHSG/TLOC1 apresentou sintenia conservada. Como referido no Capítulo 1 deste trabalho, os genes APOD e PPP1R2 ocupam a mesma posição no mapa RH de búfalo. Por isso, para a observação da ordem dos genes neste bloco, foi considerada a posição do gene APOD. Outro aspecto observado nos dois blocos
na comparação entre búfalo, bovino e humano, foi a inversão dos blocos observada em búfalo e bovino com relação ao cromossomo 3 humano (Figura 1).
Dados de mapeamento comparativo bovino-humano mostram que BTA27 (que possui homologia com BBU1p) possui regiões homólogas com os cromossomos 4q e 8p humanos (Band et al., 2000; Sonstegard et al., 2000; Goldammer et al., 2004; Everts van-der Wind et al., 2004; Everts van-der Wind et al., 2005; Goldammer et al., 2007b; Snelling et al., 2007), enquanto que BTA1 (homólogo a BBU1q) apresenta homologia com os cromossomos 3q e 21q humano (Rexroad e Womack 1999; Band et al., 2000; Everts van-der Wind et al., 2004; Everts van-der Wind et al., 2005; Snelling et al., 2007). Assim, como esperado, a comparação entre o mapa BBU1-RH5000 e a seqüência do genoma humano (NCBI –
Homo sapiens – build 36.2) confirmou os estudos de mapeamento comparativo
bovino-humano, uma vez que o genoma do búfalo de rio apresenta uma alta conservação com o genoma bovino. Além disso, as associações entre partes de HSA3 com HSA21 e de HSA4 com HSA8 são comumente encontradas no cariótipo de diversos animais, indicando serem arranjos compartilhados presentes no cariótipo ancestral dos Eutherian (Ferguson-Smith e Trifonov, 2007).
A comparação da ordem dos genes mapeados no cromossomo 1 bubalino com os genomas de outras espécies de mamíferos gerou conhecimento a respeito dos rearranjos ocorridos nos cromossomos homólogos a BBU1 dos genomas de cachorro, cavalo e chimpanzé, ao longo do processo evolutivo.
As conclusões obtidas no presente capítulo foram:
A comparação entre o mapa RH do cromossomo 1 bubalino e o mapa de seqüência do genoma humano identificou oito blocos homólogos de sintenia entre o cromossomo e segmentos correspondentes dos cromossomos humanos 3 (HSA3q), 4 (HSA4q), 8 (HSA8p) e 21 (HSA21q);
Dos oito blocos homólogos de sintenia, cinco apresentaram rearranjos na ordem dos genes e na orientação dos blocos, dois revelaram conservação da ordem dos genes, mas orientação do bloco invertida e um bloco apresentou ordem e orientação conservadas;
O bloco pertencente ao braço curto do cromossomo 1 bubalino contendo os genes PLAT/ADAM2/BRF2/WRN/DCTN6/NRG1 apresentou ordem dos genes e a orientação dos blocos invertidas quando comparado aos cromossomos 8 humano, 27 bovino, 8 de chimpanzé, 16 de cachorro e 27 de cavalo;
A comparação do bloco DLGAP2/CLN8/DEFB1/C8orf79/CNOT7 com o genoma humano mostrou que os genes DEFB1, DLGAP2 e CLN8 estão separados dos genes CNOT7 e C8ORF79 por um bloco pertencente ao cromossomo 4 humano, representando um rearranjo ainda não descrito na literatura para o genoma bubalino;
Os blocos PRSS7/KRTAP8/SOD1/IFNAR1/IFNGR2 e CRB1/HLCS/MX1/ CRYAA apresentaram rearranjos na ordem dos genes e inversão na orientação dos blocos entre búfalo e humano. Estas diferenças também puderam ser observadas em bovino, cavalo, cachorro e chimpanzé.
O bloco de sintenia contendo os genes POU1F1/PROS1/ESDN/DOC1/BBX/ TACTILE/CASR/PDIR/TRAD se mostrou inteiramente conservado quanto à ordem dos genes e a orientação do bloco, quando comparado com os cromossomos correspondentes em humano, chimpanzé e cachorro. É possível estimar que este segmento de aproximadamente 38 Mb de tamanho no genoma humano esteja conservado em búfalo;
Os blocos homólogos de sintenia APOD/PPP1R2/AHSG/TLOC1 e SR140/RNF7/FOXL2/NCK1 apresentaram a mesma ordem gênica e orientação do bloco invertida entre BBU1q e os cromossomos correspondentes em humano e chimpanzé. Na comparação destes blocos entre búfalo, bovino e humano, foi observada uma inversão dos blocos em búfalo e bovino com relação ao cromossomo humano.